Onset of energy equipartition among surface and body waves
Onset of energy equipartition among surface and body waves
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表面波和体波之间能量均等的开始
DOI：
10.1098/rspa.2020.0775
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发表时间：
2021
影响因子：
--
通讯作者：
Solna, K.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Borcea, L;Garnier, J;Solna, K.
我们推导出一个辐射传输方程，该方程解释了从表面波到体波的耦合以及反之亦然。该模型是具有反射边界的二维波导中的声波方程。波导在顶部表面附近有一个薄的、弱随机异质层，在其下方有一个厚的均质层。有两种类型的模式沿着波导的轴传播：那些几乎被困在薄层中的模式，从而模拟表面波，以及那些穿透波导深处的模式，从而模拟体波。其余模式是倏逝波。我们引入了由薄层中的散射引起的模式耦合的数学理论，并推导了量化平均模式功率交换的辐射传输方程。我们研究了该方程在波导无限宽度渐近极限下的解。主要结果是平均模式功率向均分收敛的速率的量化。
We derive a radiative transfer equation that accounts for coupling from surface waves to body waves and the other way around. The model is the acoustic wave equation in a two-dimensional waveguide with reflecting boundary. The waveguide has a thin, weakly randomly heterogeneous layer near the top surface, and a thick homogeneous layer beneath it. There are two types of modes that propagate along the axis of the waveguide: those that are almost trapped in the thin layer, and thus model surface waves, and those that penetrate deep in the waveguide, and thus model body waves. The remaining modes are evanescent waves. We introduce a mathematical theory of mode coupling induced by scattering in the thin layer, and derive a radiative transfer equation which quantifies the mean mode power exchange. We study the solution of this equation in the asymptotic limit of infinite width of the waveguide. The main result is a quantification of the rate of convergence of the mean mode powers toward equipartition.
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通讯作者：
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--
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